◎本報記者 頡滿斌

　　5月4日,，記者從中國科學(xué)院近代物理研究所（以下簡稱近代物理所）獲悉，該所原子核質(zhì)量測量團(tuán)隊與合作者基于蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán),，利用國際首創(chuàng)的新型質(zhì)譜術(shù),，精確測量了一批關(guān)鍵原子核的質(zhì)量，研究了中子星表面的X射線暴,，從新的角度約束了中子星的性質(zhì),。相關(guān)成果于5月1日發(fā)表在《自然-物理》上。

　　中子星是人類已知的最致密的星體之一,。X射線暴發(fā)生在中子星與伴星（通常是一顆紅巨星）組成的雙星系統(tǒng)中,，是目前已知的最頻繁的天體熱核爆發(fā)過程，也是太空望遠(yuǎn)鏡所能觀察到的最亮的天文現(xiàn)象之一,。中子星強(qiáng)大的引力將伴星中富含氫和氦的燃料吸積到中子星的表面,。當(dāng)這些燃料的溫度和密度達(dá)到一定程度時，熱核反應(yīng)會被點(diǎn)燃,，在10-100秒時間內(nèi)釋放出大量能量,，形成X射線暴。X射線暴為研究中子星性質(zhì)提供了窗口,。

　　快速質(zhì)子俘獲過程是驅(qū)動X射線暴的主要熱核反應(yīng)之一,，涉及到一系列遠(yuǎn)離穩(wěn)定線的短壽命缺中子原子核。其中,，鍺-64扮演著非常重要的角色,，被科學(xué)家稱之為“等待點(diǎn)核”。精確測量鍺-64附近原子核的質(zhì)量,，對深入理解X射線暴和確定中子星性質(zhì)非常重要,。

　　2011年，近代物理所首次測量了短壽命原子核砷-65的質(zhì)量,，它是鍺-64的質(zhì)子俘獲產(chǎn)物,，為研究快速質(zhì)子俘獲過程中鍺-64等待點(diǎn)核問題提供了關(guān)鍵數(shù)據(jù)。但想要徹底明確鍺-64周圍的核反應(yīng)流,，鍺-64的雙質(zhì)子俘獲產(chǎn)物硒-66及其他附近原子核的質(zhì)量也非常重要,。然而，硒-66的產(chǎn)生截面比砷-65低一個量級,，測量難度更大,，多年來國際上一直未能突破,。

　　歷經(jīng)十余年努力，近代物理所質(zhì)量測量團(tuán)隊基于蘭州重離子加速器冷卻儲存環(huán)研發(fā)了新一代等時性質(zhì)譜術(shù),，并將其命名為“磁剛度識別的等時性質(zhì)譜術(shù)”,。新型質(zhì)譜術(shù)具有高精度、單離子靈敏,、高效率,、短測量時間、無背景污染等優(yōu)點(diǎn),，是目前國際上最先進(jìn)的短壽命,、低產(chǎn)額原子核質(zhì)量測量方法之一。

　　利用新型質(zhì)譜術(shù),，研究團(tuán)隊精確測量了砷-64,、砷-65、硒-66,、硒-67,、鍺-63等原子核的質(zhì)量，從而在實驗上首次確定了等待點(diǎn)核鍺-64相關(guān)的所有核反應(yīng)能,。其中,，砷-64和硒-66的質(zhì)量是國際上首次測量，其他原子核的質(zhì)量精度均得到提高,。

　　通過研究新的原子核質(zhì)量結(jié)果對X射線暴和中子星性質(zhì)的影響，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)新的結(jié)果使快速質(zhì)子俘獲過程發(fā)生了變化,，X射線光度曲線峰值增加,、尾部持續(xù)時間延長。對比目前天文觀測數(shù)據(jù)最豐富的,、代號為GS 1826-24中子星的X射線暴,，團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)該中子星與地球之間的距離更遠(yuǎn)、中子星表面引力紅移系數(shù)需要降低4.8%,。中子星表面引力紅移系數(shù)的上述變化意味著中子星密度比預(yù)想的要低一些,，而X射線暴后中子星外殼的溫度會比通常認(rèn)為的更高。

　　中子星的性質(zhì)研究是一個重要的前沿課題,，可通過天文觀測,、重離子碰撞等不同方式進(jìn)行研究。本研究通過原子核質(zhì)量測量得到更精確的X射線暴光度曲線,，和天文觀測比較,，從新的角度約束了中子星的質(zhì)量和半徑的關(guān)系。